Pengaruh Penambahan Trace Metal (Ni,Co) Terhadap Pembuatan Biogas dari Sampah Organik dan Kotoran Sapi

PENGARUH PENAMBAHAN

TRACE METAL

_(Ni,Co)

TERHADAP PEMBUATAN BIOGAS DARI SAMPAH

ORGANIK DAN KOTORAN SAPI

SKRIPSI

Oleh

CHRISTIN NATALIA SIAHAAN

120405095

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

PENGARUH PENAMBAHAN

TRACE METAL

_(Ni,Co)

TERHADAP PEMBUATAN BIOGAS DARI SAMPAH

ORGANIK DAN KOTORAN SAPI

SKRIPSI

Oleh

CHRISTIN NATALIA SIAHAAN

120405095

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

FEBRUARI 2017

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PENGARUH PENAMBAHAN TRACE METAL _{(NI,CO) TERHADAP} PEMBUATAN BIOGAS DARI SAMPAH ORGANIK DAN KOTORAN SAPI

yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

Medan, Januari 2017

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Penambahan Trace Metal (Ni,Co) terhadap Pembuatan Biogas dari Sampah Organik dan Kotoran Sapi” berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Adapun hal yang dapat diberikan dari hasil penelitian ini adalah membantu pengolahan sampah organik dan kotoran sapi yang dapat dijadikan sebagai sumber energi alternatif yaitu biogas dengan menambahkan trace metal dalam proses fermentasinya.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:

1. Dr.Ir. Fatimah, M.T.selaku dosen pembimbing 2. Ir. RenitaManurung, M.T.selaku koordinator skripsi

3. Dr. Eng. Irvan, M.Si selaku dosen penguji I atas kritik dan saran yang telah diberikan.

4. Dr. Amir Husin, S.T, M.T. selaku dosen penguji II atas kritik dan saran yang telah diberikan.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, Februari 2017

Penulis

iv

DEDIKASI

Skripsi ini saya persembahkan untuk:

Ayah dan Ibu tercinta:

Bapak Atur Siahaan dan Ibu Megawati Sihombing

Saudara/i kandung saya:

Laura Uli Siahaan

Roki Agust Parlindungan Siahaan

Theresia Maria Margret Siahaan

Winnee Hana Siahaan

Amos Siahaan

Mereka adalah orang tua hebat yang telah membesarkan, mendidik dan

mendukung dengan penuh kesabaran dan kasih sayang serta saudara

kandung saya yang terus memberikan semangat dan dukungan dalam

doa dalam pengerjaan skripsi ini.

Terima kasih buat ayah dan ibu serta saudara/i yang tiada hentinya

memberikan perhatian kepada saya selama ini.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Christin Natalia Siahaan Nim : 120405095

Tempat/ tgl lahir : Pangururan, 7 Desember 1993 Nama orang tua : Atur Siahaan

Alamat orang tua :

Jl. Gereja HKBP Hinalang Silalahi, Balige

Asal sekolah

•

SD N.1 173737 Pangururan (2001-2006)

•

SMP Sw. Budhi Dharma Balige (2006 – 2009)

•

SMA N.2 Soposurung Balige (2009 – 2012) Prestasi yang pernah dicapai:

Finalis dalam Kompetisi “Call For Paper” FORUM NASIONAL NANOTEKNOLOGI 2016

Pengalaman organisasi/persekutuan :

•

UKM KMK USU UP Fakultas Teknik sebagai AKK (Anggota Kelompok Kecil) tahun 2013-2017

•

Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2014/2015 sebagai Anggota Kaderisasi dan Pendidikan

•

Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2015/2016 sebagai Anggota Dana dan Usaha

vi

ABSTRAK

Penelitian tentang pembuatan biogas dari sampah organik dan kotoran sapi terhadap pengaruh penambahan trace metal (nikel, cobalt) telah selesai dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan trace metal (nikel, cobalt) terhadap kinerja digester anaerobik dalam perolehan biogas. Penelitian ini dilakukan dengan mencampurkan sampah organik dan kotoran sapi yang diblender menggunakan air dengan perbandingan 1:1:2 (w:w:v) dan dioperasikan di dalam digester berukuran 5L dengan volume isian sebesar 4L secara

batch selama 30 hari dengan kondisi pH dijaga konstan 6,5-7,5 pada suhu ruangan 25-30 oC. Variasi yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu penambahan nikel sebanyak 0,245 mg/L, penambahan cobalt sebanyak 0,245 mg/L dan kombinasi nikel dan cobalt masing-masing 0,25 mg/L. Adapun parameter yang diamati setiap hari yaitu volume biogas dan suhu, parameter yang dianalisa sekali dalam dua hari yaitu chemical oxygen demand, total suspended solid, volatile suspended solid dan pH. Pada penelitian yang dilakukan diperoleh volume biogas terbesar dengan penambahan cobalt sebesar 85 ml/hari, % reduksi COD sebesar 46,48% , % reduksi TSS sebesar 88,78% dan VSS sebesar 16.540 mg/L.

Kata kunci: biogas, cobalt, kotoran sapi, nikel, sampah organik

ABSTRACT

The research on biogas production from organic waste and manure to the effect of trace metal (nickel, cobalt) has been done. The objective of this study was to discover the effect of trace metals nickel, cobalt on the performance of biogas anaerobic digester in the acquisition of the raw material organic waste and cow dung. Organic waste and cow dung were blended using water at a ratio of 1:1:2 (w:w:v) and operated in the digester sized 5L with stuffing volume of 4L as batch for 30 days with conditions held constant of pH 6.5-7, 5. This research was conducted with a variety of trace addition of nickel metal as much as 0.245 mg/L, the addition of trace metal cobalt as much as 0.245 mg/L and the combination of nickel and cobalt respectively 0.25 mg/L. As for some of the parameters was observed every day, such as biogas volume and temperature, the parameters are analyzed every 2 days of fermentation such as chemical oxygen demand (COD), total suspended solids (TSS), volatile suspended solids (VSS) and pH. In the study conducted acquired the largest biogas volumes per day with the addition of trace metal cobalt amount of 85 ml, percentage of COD removal by 46,48%, TSS remove percentage obtained was 88,78% and volatile suspended solid as much as 16.540 mg/L.

2.6 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses Penguraian Sampah

Organik 13

2.6.1 Suhu 13

x

4.3 Profil pH Fermentasi Akibat Penambahan Trace Metal 31 4.4 Pengaruh Penambahan Trace Metal terhadap Produksi Biogas 33

4.4.1 Pengaruh Penambahan Trace Metal terhadap Produksi

Biogas Harian 33 4.4.2 Pengaruh Penambahan Trace Metal terhadap Produksi

Biogas Kumulatif 36 4.5 Pengaruh Penambahan Trace Metal terhadap Reduksi COD,

% Reduksi COD 37

4.6 Penambahan Trace Metal terhadap Reduksi TSS,

% Reduksi TSS 42

4.7 Penambahan Trace Metal terhadap VSS 46 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 49

5.1 Kesimpulan 49

5.2 Saran 49

DAFTAR PUSTAKA 50

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 1.1 Diagram Konsumsi Energi per Jenis 1 Gambar 2.1 Tiga Tahapan Fermentasi Anaerob Limbah 10 Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Pembuatan Biogas 18 Gambar 3.2 Flowchart Pembuatan Biogas 19 Gambar 3.3 Flowchart Penentuan Harga COD 22 Gambar 3.4 Flowchart Analisis TSS 24 Gambar 3.5 Flowchart Analisis VSS 25 Gambar 3.6 Flowchart Pengukuran pH 26 Gambar 4.1a Grafik Profil Temperatur Tanpa Trace Metal 29 Gambar 4.1b Grafik Profil Temperatur Penambahan Trace Metal Nikel 30 Gambar 4.1c Grafik Profil Temperatur Penambahan Trace Metal Cobalt 30 Gambar 4.1d Grafik Profil Temperatur Penambahan Trace Metal Ni+Co 30 Gambar 4.2a Grafik Profil pH Fermentasi Tanpa Penambahan 31 Gambar 4.2b Grafik Profil pH Fermentasi Penambahan Trace Metal Nikel 32 Gambar 4.2c Grafik Profil pH Fermentasi Penambahan Trace Metal Cobalt 32 Gambar 4.2d Grafik Profil pH Fermentasi Penambahan Trace Metal Ni+Co 32 Gambar 4.3a Grafik Tanpa Penambahan Trace Metal terhadap Produksi Biogas

Harian 34

Gambar 4.3b Grafik Pengaruh Penambahan Nikel terhadap Produksi

Biogas Harian 34 Gambar 4.3c Grafik Pengaruh Penambahan Cobalt terhadap Produksi

Biogas Harian 35 Gambar 4.3d Grafik Pengaruh Penambahan Ni+Co terhadap Produksi

Biogas Harian 35 Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Penambahan Trace Metal terhadap Produksi

Biogas Kumulatif 36

xii

Gambar 4.5c Grafik Pengaruh Penambahan Cobalt terhadap Reduksi

COD 38

Gambar 4.5d Grafik Pengaruh Penambahan Ni+Co terhadap Reduksi

COD 39

Gambar 4.6a Grafik Tanpa Trace Metal terhadap % Reduksi COD 40 Gambar 4.6b Grafik Pengaruh Penambahan Nikel terhadap % Reduksi COD 40 Gambar 4.6c Grafik Pengaruh Penambahan Cobalt terhadap % Reduksi COD 40 Gambar 4.6d Grafik Pengaruh Penambahan Trace Metal Ni+Co terhadap %

Reduksi COD 41

Gambar 4.7a Grafik Tanpa Penambahan Trace Metal terhadap Reduksi TSS 42 Gambar 4.7b Grafik Penambahan Trace Metal Nikel terhadap Reduksi TSS 42 Gambar 4.7c Grafik Penambahan Trace Metal Cobalt terhadap Reduksi TSS 43 Gambar 4.7d Grafik Penambahan Trace Metal Ni+Co terhadap Reduksi TSS 43 Gambar 4.8a Grafik Tanpa Penambahan Trace Metal terhadap % Reduksi TSS 44 Gambar 4.8b Grafik Penambahan Trace Metal Nikel terhadap % Reduksi TSS 44 Gambar 4.8c Grafik Penambahan Trace Metal Cobalt terhadap % Reduksi TSS 45 Gambar 4.8d Grafik Penambahan Trace Metal Ni+Co terhadap % Reduksi TSS 45 Gambar 4.9 Rata-Rata % Reduksi TSS 46 Gambar 4.10a Grafik Tanpa Penambahan Trace Metal terhadap Reduksi VSS 46 Gambar 4.10b Grafik Penambahan Trace Metal Nikel terhadap Reduksi VSS 47 Gambar 4.10c Grafik Penambahan Trace Metal Nikel terhadap Reduksi VSS 47 Gambar 4.10d Grafik Penambahan Trace Metal Nikel terhadap Reduksi VSS 48 Gambar 4.11 Pengaruh Penambahan Trace Metal terhadap Pertumbuhan

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1 Penelitian – PenelitianTerdahulu 3 Tabel 2.1 BeratHarian Rata-Rata SampahPasarSetia Budi Medan 7 Tabel 2.2 KomposisiSampahOrganikPasarSetia Budi Medan 7 Tabel 2.3 KomponendanKandunganSampahSayuran 8 Tabel 2.4 KomposisiKandungan Biogas 9 Tabel 2.5 Jenis Trace Elemen dan Fungsi 15 Tabel 4.1 Komponen dan Komposisi Sampah Sayuran 28 Tabel 4.2 Komponen dan Komposisi Kotoran Sapi 28 Tabel 4.3 Komponen Campuran Limbah Sayuran dan Kotoran Sapi 29 Tabel A.1 Komponen Campuran Sampah Sayuran dan Kotoran Sapi LA-1 Tabel A.2 Data Hasil Pengamatan Suhu (oC) LA-1 Tabel A.3 Data Hasil Pengukuran Volume Biogas (mL) LA-2 Tabel A.4 Data Pengukuran pH LA-3 Tabel A.5 Data Analisa TSS (mg/L) LA-3 Tabel A.6 Data Analisa VSS (mg/L) LA-4 Tabel A.7 Data Analisa COD (mg/L) LA-4

DAFTAR LAMPIRAN

xvi

DAFTAR SINGKATAN

COD Chemical Oxygen Demand

FAS Ferro Ammonium Sulfat pH Power of Hidrogen

TSS Total Suspended Solid

VSS Volatile Suspended Solid

VFA Volatile Fatty Acid

C/N Carbon/Nitrogen

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan

N Normalitas N

A Berat kertas saring + berat residu (analisa TSS dan VSS)

mg

B A B

Berat kertas saring (analisa TSS dan VSS)

Volume FAS untuk titrasi blanko Volume FAS untuk titrasu sampel

mg ml ml